لقد شهدت مواد أدوات القطع الحديثة أكثر من 100 عام من تاريخ التطوير بدءًا من فولاذ الأدوات الكربونية وحتى فولاذ الأدوات عالي السرعة،كربيد الأسمنت, أداة السيراميكومواد أداة فائقة الصلابة. في النصف الثاني من القرن الثامن عشر، كانت مادة الأداة الأصلية تتكون أساسًا من الفولاذ الكربوني. لأنه في ذلك الوقت كان يستخدم باعتباره المادة الأكثر صلابة التي يمكن تشكيلها في أدوات القطع. ومع ذلك، نظرًا لدرجة الحرارة المنخفضة جدًا لمقاومة الحرارة (أقل من 200 درجة مئوية)، فإن فولاذ الأدوات الكربونية له عيب أن يصبح باهتًا على الفور وبشكل كامل بسبب حرارة القطع عند القطع بسرعات عالية، كما أن نطاق القطع محدود. ولذلك، فإننا نتطلع إلى مواد الأدوات التي يمكن قطعها بسرعات عالية. المادة التي تظهر لتعكس هذا التوقع هي الفولاذ عالي السرعة.
تم تطوير الفولاذ عالي السرعة، المعروف أيضًا باسم الفولاذ الأمامي، من قبل علماء أمريكيين في عام 1898. لا يتعلق الأمر بكونه يحتوي على كمية أقل من الكربون مقارنة بفولاذ الأدوات الكربوني، ولكن يتم إضافة التنغستن. نظرًا لدور كربيد التنغستن الصلب، فإن صلابته لا تقل في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، ولأنه يمكن قطعه بسرعة أعلى بكثير من سرعة القطع لفولاذ الأدوات الكربونية، فإنه يُسمى بالفولاذ عالي السرعة. من 1900 إلى 1920، ظهر الفولاذ عالي السرعة مع الفاناديوم والكوبالت، وزادت مقاومته للحرارة إلى 500 ~ 600 درجة مئوية. سرعة القطع لقطع الفولاذ تصل إلى 30~40m/min، والتي يتم زيادتها بحوالي 6 مرات. منذ ذلك الحين، مع تسلسل العناصر المكونة له، تم تشكيل فولاذ التنغستن والموليبدينوم عالي السرعة. ولا يزال يستخدم على نطاق واسع حتى الآن. وقد تسبب ظهور الفولاذ عالي السرعة في حدوث
ثورة في معالجة القطع، مما أدى إلى تحسين إنتاجية قطع المعادن بشكل كبير، ويتطلب تغييرًا كاملاً في هيكل أداة الآلة للتكيف مع متطلبات أداء القطع لهذه المادة الجديدة للأداة. وقد أدى ظهور أدوات آلية جديدة ومواصلة تطويرها بدوره إلى تطوير مواد أدوات أفضل، كما تم تحفيز الأدوات وتطويرها. في ظل ظروف تكنولوجيا التصنيع الجديدة، تواجه الأدوات الفولاذية عالية السرعة أيضًا مشكلة الحد من متانة الأداة بسبب قطع الحرارة عند القطع بسرعة عالية. عندما تصل سرعة القطع إلى 700 درجة مئوية، يكون الفولاذ عالي السرعة
الطرف ممل تمامًا، وبسرعة القطع الأعلى من هذه القيمة، يكون القطع مستحيلًا تمامًا. ونتيجة لذلك، ظهرت مواد أدوات كربيد تحافظ على صلابة كافية في ظل ظروف درجة حرارة قطع أعلى مما سبق، ويمكن قطعها في درجات حرارة قطع أعلى.
يمكن قطع المواد اللينة بمواد صلبة، ومن أجل قطع المواد الصلبة من الضروري استخدام مواد أصلب منها. أصعب مادة على وجه الأرض في الوقت الحالي هي الماس. على الرغم من اكتشاف الماس الطبيعي في الطبيعة منذ فترة طويلة، وله تاريخ طويل في استخدامه كأدوات قطع، فقد تم أيضًا تصنيع الماس الاصطناعي بنجاح في وقت مبكر من أوائل الخمسينيات من القرن العشرين، ولكن الاستخدام الحقيقي للماس لتصنيعه على نطاق واسعمواد أدوات القطع الصناعيةلا تزال مسألة العقود الأخيرة.
من ناحية، مع تطور تكنولوجيا الفضاء الحديثة وتكنولوجيا الفضاء الجوي، أصبح استخدام المواد الهندسية الحديثة أكثر وفرة، على الرغم من أن الفولاذ عالي السرعة المحسن، والكربيد الأسمنتي، ومواد أداة السيراميك الجديدةفي قطع قطع العمل المعالجة التقليدية، تضاعفت سرعة القطع وإنتاجية القطع أو حتى زادت عشرات المرات، ولكن عند استخدامها لمعالجة المواد المذكورة أعلاه، لا تزال متانة الأداة وكفاءة القطع منخفضة جدًا، كما أن جودة القطع صعبة لضمان، في بعض الأحيان غير قادر على المعالجة، الحاجة إلى استخدام مواد أدوات أكثر وضوحًا ومقاومة للتآكل.
ومن ناحية أخرى، مع التطور السريع للحديثتصنيع الآلاتوصناعة المعالجة، والتطبيق الواسع للأدوات الآلية الأوتوماتيكية، ومراكز المعالجة بالتحكم العددي بالكمبيوتر (CNC)، وورش التصنيع غير المأهولة، من أجل زيادة تحسين دقة المعالجة، وتقليل وقت تغيير الأداة، وتحسين كفاءة المعالجة، هناك متطلبات أكثر وأكثر إلحاحًا. مصنوعة للحصول على مواد أدوات أكثر متانة واستقرارًا. في هذه الحالة، تطورت أدوات الماس بسرعة، وفي الوقت نفسه تطورتمواد أداة الماسكما تم ترقيته بشكل كبير.
مواد أداة الماسلديها سلسلة من الخصائص الممتازة، مع دقة معالجة عالية، وسرعة قطع سريعة وعمر خدمة طويل. على سبيل المثال، استخدام أدوات Compax (صفائح الألماس المركبة متعددة البلورات) يمكن أن يضمن معالجة عشرات الآلاف من أجزاء حلقة المكبس المصنوعة من سبائك الألومنيوم السيليكون ونصائح الأدوات الخاصة بها دون تغيير بشكل أساسي؛ يمكن أن تصل سرعة تصنيع قطع ألومنيوم الطائرات باستخدام قواطع الطحن ذات القطر الكبير من Compax إلى سرعات قطع تصل إلى 3660 مترًا في الدقيقة؛ هذه لا تضاهى بأدوات كربيد.
ليس هذا فحسب، بل إن استخداممواد أداة الماسيمكن أيضًا توسيع مجال المعالجة وتغيير تكنولوجيا المعالجة التقليدية. في الماضي، كانت معالجة المرآة تستخدم فقط عملية الطحن والتلميع، ولكن الآن ليس فقط أدوات الماس الكريستالية الطبيعية الفردية، ولكن أيضًا في بعض الحالات يمكن أيضًا استخدام أدوات مركبة فائقة الصلابة PDC للقطع الدقيق الفائق الدقة، لتحقيق الدوران بدلا من الطحن. مع تطبيقأدوات فائقة الصلابة، ظهرت بعض المفاهيم الجديدة في مجال التصنيع، مثل استخدام أدوات PDC، لم تعد سرعة الدوران المحددة هي الأداة بل أداة الآلة، وعندما تتجاوز سرعة الدوران سرعة معينة، فإن قطعة العمل والأداة تفعلان ذلك. لا الحرارة. إن الآثار المترتبة على هذه المفاهيم الرائدة عميقة وتوفر آفاقًا غير محدودة لصناعة الآلات الحديثة.
وقت النشر: 02 نوفمبر 2022
